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ツインターボエンジンとは?仕組みは?搭載車を日本車/外車の車種からそれぞれ紹介!

自動車のエンジンをパワーアップさせる手段としてよく使われるのがターボチャージャーですが、更なるハイパワーを求めた「ツインターボ」というエンジンがあります。

今回はそんなツインターボエンジンについてご説明します。

ツインターボエンジンとは

LS500 エンジン

ターボチャージャーは過給機と呼ばれる装置の一種類で、エンジンに空気を大量に送り込む効果があります。

内燃機関のエンジンは燃焼室に密度の高い空気を送り込むことでより大量の酸素を取り込むことができ、その分多くの燃料を燃やせるので燃焼エネルギーがあがるので出力があがるのです。

ターボチャージャーの細かな説明は別記事でご説明しますが、ターボは排気ガスによってタービンを回すことでその動力で吸気を圧縮するシステムであり、エンジン1基に対してターボチャージャーを1基装着するのが基本です。

これをシングルターボといい、普通ターボエンジンというとシングルターボエンジンを指します。

しかしツインターボエンジンはターボチャージャーを2基装着したエンジンで、基本的にはさらなる高出力化や走行性能の強化のために使われます。

まずはツインターボエンジンがどういった目的で採用されるかをご紹介しましょう。

目的がいくつかあるツインターボ

シングルターボを2つ使うツインターボはいくつか目指す目的があり、それによってツインターボもいくつかの仕様に別れます。

ターボチャージャーはその容量やタービンの大きさなどによって特性が変わってくるもので、一般的に小型のターボは低速向け、大型のターボは高速、高回転向けとなります。

その組み合わせによってもツインターボはいろいろな効果を発揮します。

出力向上とレスポンスのツインターボ

まずもっとも分かりやすいツインターボは出力(馬力)の増強のために使う方法で、シングルターボと同じ目的に使用されます。

ポイント

前述したようにエンジンは空気量が多いほどたくさんの燃料を燃やすことが可能となりますので、同じ大きさのシングルターボよりは多くの空気を一気に送り込んで出力をさらにあげることができます。

ただし単純なピーク出力を出すだけならば容量の大きなシングルターボを使うビッグシングルという方法もあるのですが、この方法では高い回転数でのピーク出力はあがるものの大きなターボチャージャーは低回転での利きが悪く、ターボラグの大きい「ドッカンターボ」となります。

これはこれで使える場面もあるのですが、さまざまな走行条件を満たす必要のある市販車では使いづらい面もあります。

そこでビッグシングルより小型のターボを2基使って容量を稼ぐことで、低回転からレスポンスのよさを発揮するとともにターボラグを減らす効果があり、低回転から高回転までスムーズな加速が実現します。

2基のターボチャージャーでピーク出力もしっかり発生しますので、バランスよく性能向上を目指せるのです。

低速トルク増強

ターボチャージャーの効果のひとつに低速トルクの増強というものがあり、これは主に容量の小さな低回転ターボの効果です。

エンジンの低回転のトルクは燃焼エネルギーの多さが鍵となるので、低回転でターボチャージャーで過給できればそれはトルクの増強となるのです。

ポイント

シングルターボはピーク出力を狙おうとすると高回転型のターボとなり低回転域を苦手としてしまうのですが、ツインターボの場合には同じ容量を小型のターボチャージャー2基で補えますので低速トルクを補うためにも使えます。

低速トルクの増強は加速の速さに繋がりますので、ツインターボはパワフルな加速を実現できる仕様ともなります。

前述のターボラグの減少と同じような効果となりますね。スポーツカーにツインターボの採用事例が多いのは加速の良さもあります。

使い分けのシーケンシャルツインターボ

ターボチャージャーは大型と小型で得意とする回転数が違いますが、もしツインターボをどちらかで統一した場合には性能を特化させた車となります。

ですがバランスがよく運転しやすい車も目指すのであれば両方の特性がほしいところであり、2種類のターボチャージャーを搭載したツインターボで「シーケンシャルツインターボ」という仕様があります。

ポイント

シーケンシャルツインターボでもターボチャージャーは2基ありますが、1基は小型の低回転用、もう1基は大型の高回転用と違う仕様のターボとなります。

このターボを運転条件によって使い分けることで低回転から高回転まで安定した性能を発揮することができます。

エンジンからそれぞれのターボチャージャーにつながる流路は流れを切り替えることができるようになっており、低回転では小型ターボにのみ排気が流れ、高回転域では大型ターボに流れる仕組みです。

シーケンシャルツインターボには直列式と並列式があり、直列式はある回転数で小型と大型ターボを切り替えて完全に使い分ける方式です。

並列式は低回転時は小型ターボのみですが、高回転時では小型も大型も両方のターボを活用します。

どちらの仕様にしても走行条件によってターボの切り替えを細かく行う必要があり、電子制御のバルブを持つ複雑な切り替え構造をもたなければなりません。

MEMO

1980年ごろにはスポーツカーで使われることの多かった仕様なのですが、その複雑さから現在では採用されることの少ないツインターボです。

その代わりに現在では同様の効果を持つものとして、シングルターボの内部が2つの経路に別れている「ツインスクロールターボ」というものがあり、ターボ内部で低回転用と高回転を使い分けられるものになっています。

名前が似ているのでツインターボと誤用されがちですが、ツインスクロールターボは1基しかターボチャージャーはありません。

ツインターボとスーパーチャージャーの違い

さてエンジンに空気を多く送り込む過給機にはターボチャージャーのほかにスーパーチャージャーというものがあり、車のエンジンを高出力化させる手段として両翼を担っています。

ターボチャージャーは排気ガスのエネルギーでタービンを回転させて空気を圧縮させる動力としますが、スーパーチャージャーの場合にはタービン回転に当たる部分をエンジンの出力軸の回転を活用します。

クランクシャフトからつながるベルトなどでスーパーチャージャーを回転させ、それによって空気を圧縮させるのです。

エンジンの回転で直接稼働させるのでターボチャージャーのように低回転で利きづらいということがなく、エンジン始動時から過給ができるので、ラグのないスムーズな加速が実現できます。

その反面エンジンの出力の一部を使うので最高出力ではターボチャージャーに一歩劣り、また機械的に圧縮を行うのでエンジンの抵抗になってしまい、メカニカルノイズなども大きくなるデメリットも持ちます。

スーパーチャージャーはどちらかというと小型ターボと似た特性を持つといえ、ツインターボの代わりにターボ1基とスーパーチャージャー1基を使う「ツインチャージャー」という使い方をすることがあります。

低回転域ではスーパーチャージャーを使って低速トルクと加速を確保し、高回転域ではターボチャージャーも使って最高出力を稼ぎ出すエンジンです。

MEMO

ツインターボよりも低回転から高回転まで全域で高性能を発揮できる理想的な過給エンジンとなりますが、2種類の過給機を搭載するのでエンジンが複雑になり、コストも増加します。

ですがその運転領域の広さはスポーツカーでなくても魅力的なもので、フォルクスワーゲンなどはゴルフ等の中、小型車にもツインチャージャーエンジンを採用しています。

また世の中にはさらなるパワーを求める人もいて、カスタムカーの世界ではツインターボ+スーパーチャージャーをすべて搭載したトリプルチャージャーのエンジンまであります。

1,000馬力も出るそうですが、もちろん市販とは別の目的で製作されたものですね。

ツインターボエンジンのメリット・デメリット

ツインターボエンジンのメリットは前述のツインターボの目的の項でご説明したもので、次のようなものとなります。

  • エンジンの高出力化
  • ターボラグの減少
  • 低速トルクと加速の強化

ですがツインターボエンジンのデメリットもいくつかあり、次のような点から中、小型の車には採用しにくいエンジンとなっています。

構造が非常に複雑

ツインターボエンジンはターボ2基からして複雑ですが、関連する部品も含めるとその複雑さは何倍にも膨れ上がります。

ターボチャージャーはエンジンの排気ガスを取り込んで吸気を圧縮するため、ターボには排気ガスの流路と吸気の流路どちらも繋げる必要があります。

ツインターボではこの経路が倍になり、さらに狭いエンジンルーム内で複雑な吸気、排気経路が入り組んでしまうのです。

またシーケンシャルツインターボなどではその経路に切り替えバルブなども必要となり、複雑さに拍車がかかる自体となります。

またターボエンジンには吸気をさらに圧縮させるためにインタークーラーを設置することが多く、ターボで過給された空気をインタークーラーで冷やすことによってさらに空気の密度を増すのです。

しかしツインターボエンジンの場合大型のインタークーラーで済ますこともありますが、高性能車では各タービンごとにインタークーラーを設けることもあり、エンジンの複雑さはさらに増えていきます。

さらにはターボチャージャーは内部の高速回転するベアリングの焼き付き防止のために冷却する必要があり、その冷却にエンジンオイルを使うためツインターボでは各ターボにつながるオイル経路も必要となります。

ターボエンジンは自然吸気エンジンより複雑になるのは仕方ないことではありますが、ツインターボの複雑さは一目エンジンを見ただけではターボ経路がよくわからないほど入り組んでいます。

複雑さから来るコスト高

構造が複雑ということはそれだけエンジンのコストが増加するということで、ツインターボエンジンは大型車や高級車にしか採用しにくいエンジンです。

エンジンのコストは何より部品点数の多さで決まりますので、前述したさまざまなツインターボ関連部品の増加はコスト増加に直結します。

2つのターボ経路の部品が共用できればまだよいのですが、狭いエンジンルームの中でツインターボを実現しようするとなかなか共用化も難しい面があり、どうしても部品種類は増えてしまいます。

ターボチャージャー本体にしても同じターボを2基使えれば最高ですが、低回転と高回転の使い分けなどをすれば別部品が必要です。

スポーツカーのエンジンにはターボチャージャーはよく使われますが、ツインターボエンジンはその車種のトップクラスのモデルだけに採用されることが多いです。

下位モデルはシングルターボで出力もそれなりですが、その分コスト的には購入しやすいモデルとなるので、ツインターボはより高級でプレミアムなエンジンという位置付けになるのです。

オイルへの影響が増える

エンジンオイルの点検

ターボチャージャーが冷却にエンジンオイルを使用していることはご説明しましたが、エンジンオイルはターボチャージャーの冷却だけを行っているわけではないので、オイルへの悪影響はツインターボエンジンでは増加ぎみとなります。

まず増加するのは高熱での影響で、1,000℃以上の排気ガスが通るターボチャージャーを冷却するのですからオイルに吸収される熱というのはかなり多く、ツインターボでは単純計算でも倍の負荷がかかります。

エンジンオイルも専用のオイルクーラーで冷却する必要が出てくるので、エンジンの冷却水を使う水冷式や、エンジンオイルを直接オイル用のラジエーター(オイルクーラー)に通す油冷方式があり、熱環境の厳しいツインターボエンジンでは大型のオイルクーラーを使うことが多いです。

そうなるとオイルクーラーの搭載位置の確保やコスト上昇など、別の問題もあります。

注意

また高熱を受け続けるオイルは次第に劣化が進んでいきますので、劣化が進みすぎるとエンジン内部の冷却や潤滑に影響が出る他、ターボチャージャーの冷却性能も低下してしまいます。

そのためターボエンジンはオイル交換インターバルが短いという特徴があり、メーカー推奨で5,000kmごと、という頻繁な交換が必要です。

オイル交換自体の維持費はそれほどではありませんが、やはり普通のエンジンよりもコストはかかります。

ツインターボエンジンの評価・乗り心地

ツインターボエンジンは現在では少なくなってしまいましたが、かつては国産車でも結構な車種が発売されており、いまでもその素晴らしさはTwitterに投稿されるほどです。

使い勝手のよかったレガシィのツインターボ

レガシィはスバルのフラッグシップカーで水平対向エンジンが特徴の車ですが、かつてシーケンシャルツインターボを搭載したモデルがありました。

この方はそのレガシィが非常に乗りやすかったといわれており、小型と大型のターボを使い分けるシーケンシャルツインターボならではの特性ですね。

その後はスバルもツインスクロールターボになりましたが、シーケンシャルツインターボと比べると今一つなようです。

圧倒的な加速力

ツインターボの最大の魅力はやはり強烈な加速と高い出力にあり、スカイラインGT-Rに搭載されていたRB26エンジンはまさに最高のツインターボエンジンのひとつです。

GT-Rの名前は世界でも有名で、その加速の鋭さはいまでも絶賛されています。

ハイパワーなエンジンに最高の加速を与えるツインターボを組み合わせ、さらに4WDというレイアウトを持つGT-Rは最高のスポーツカーです。

ツインターボエンジン搭載車

ツインターボエンジンは1980年~1990年代にたくさんの国産車が生まれましたが、現在ではエコカーブームの高まりとともに本当の少ない存在となってしまいました。

しかし現在でもツインターボエンジン搭載車は存在しており、いずれも名だたる名車ばかりです。

日産 GT-R

日産 GT-R

日産の誇る最高のスポーツカーがGT-Rで、かつてスカイラインGT-Rと呼ばれた車種の後継車です。

現行車はR35 GT-Rと呼ばれますが、R34まではスカイラインの派生車種でしたがR35では専用設計の独立した車種となり、よりスポーツカーとしての性能を追求した車に進化しました。

そんなGT-Rに搭載されたエンジンがVR38型ツインターボエンジンで、現行の国産車では破格の出力を誇ります。

R35 GT-R
ノーマル仕様NISMO
エンジン形式VR38DETT型 3.8L V6ツインターボ
最高出力419kW(570PS) /
6,800rpm
441kW (600PS) /
6,800rpm
最大トルク633N·m(64.5kgf·m)/
3,300rpm-5,800rpm
652N·m (66.5kgf·m)/
3,600rpm-5,600rpm
駆動形式4WD

GT-RのVR38エンジンは3,800ccと近年のスポーツカーにしては排気量が少な目ですが、ツインターボの効果によって最高出力570馬力を誇り、非常に素晴らしい戦闘力を持ちます。

MEMO

トルクも64kgfという大トルクを3,300回転から発揮することができ、その加速はロケットのように強烈です。

さらにGT-Rのすごいところはこれほどのスペックを持ちながら非常に安定した走行が実現できる点で、さまざまな電子制御と車自体のバランスの素晴らしさによって誰でも安心してこのハイスペックを扱える車に仕上がっています。

これまでスポーツカーとは乗り辛く高度な運転技術を必要とするものでしたが、GT-Rはそんな常識を打ち破り、普通の人でもそれなりに、技術を持った人はさらなる高性能を安定して発揮できる車となっています。

またGT-RにはNISMO仕様のハイパフォーマンスモデルがあり、エンジンの排気量などは同じながらチューニングによってさらなるハイスペックを持つエンジンです。

まさにGT-Rは日本が世界に誇る最高の車のひとつでしょう。

レクサス LS500

レクサス LS500

レクサスは日本のトヨタの高級車ブランドで、ラグジュアリーな高級車を得意としています。

しかしそんなレクサスのフラッグシップカーであるLS500には新開発のV6ツインターボエンジンを搭載したモデルがあり、トヨタとしては久々のツインターボエンジン車となりました。

LSシリーズはこれまでV6やV8の自然吸気エンジンを搭載するのが一般的で、ハイスペックモデルにはトヨタが得意とするハイブリッド仕様がありました。

しかし最新型の5代目LSでは3.5LのV6ツインターボエンジンが搭載されています。

LS500LS500h
ツインターボ自然吸気ハイブリッド
エンジン形式 V35A-FTS型3,444cc
V型6気筒 直噴DOHC
ツインターボ
LS500h 8GR-FXS型
3,456cc V型6気筒
直噴DOHC
最高出力310kW (422PS)/
6,000rpm
エンジン:
220kW (299PS)/
6,600rpm
モーター:
132kW (180PS)
システム最高出力:
264kW (359PS)
最大トルク600N・m (61.2kgf・m)/
1,600rpm~4,800rpm
エンジン:
356N・m (36.3kgf・m)/
5,100rpm
モーター:
300N・m(30.6kgf・m)
駆動形式FR、4WD

レクサスのV6ターボエンジンの排気量だけを見るとGT-Rとそう変わらないのですが、スペックを見ると最高出力ではLS500の方が低くなっています。

これはGT-Rとは別の目的のターボエンジンであるためで、近年世界的なトレンドとなっているダウンサイジングターボの流れに乗ったものだからです。

ダウンサイジングターボの基本コンセプトは燃費の向上にあり、それまでよりワンランク小さいエンジンを採用して燃費を向上させ、不足する出力やトルクをターボチャージャーで補うというものです。

MEMO

前型のLSには4.6L V8自然吸気エンジンが搭載されていましたがそれに対するダウンサイジング化ということで、このツインターボエンジンが新開発されました。

ターボの特性も低速向けにしてあり、最大トルクはわずか1,600rpmから60kgf以上を発生させるユニットとなっています。

ですがツインターボエンジンではフラッグシップカーとしての静粛性などに少々気になる点もあるため、上級車種にはV6自然吸気のハイブリッド仕様が位置しています。

最高出力では劣りますがシステムでのトルクはほぼ同等であり、なによりハイブリッド特有の静粛性が大きなメリットです。

BMW M5

BMW M5

海外ではいまでもツインターボエンジンを搭載したハイスペックな車が多数生まれており、そのなかの1車種がBMW M5です。

MシリーズはBMWのハイパフォーマンスモデルで、M5は5シリーズ セダンをベースにした車種です。

エンジンは最新の4.4L V8ツインターボエンジンとなり、スペック的にはGT-Rに匹敵するものです。

BMW M5
エンジン形式S63B44B型 4,394cc V型8気筒
DOHCツインターボ
最高出力411kW (600PS)/6,000rpm
最大トルク760N・m (76.5kgf・m)/
1,800rpm~5,600rpm
駆動形式4WD

M5は4.4Lもの大排気量エンジンにツインターボを組み合わせていることもあり、最高出漁ではGT-Rをも越える600馬力を叩き出します。

MEMO

最高トルクも76kgf台がわずか1,800回転から発生するというハイスペックで、現在のBMWのスポーツカーのなかでは1、2を争う性能です。

一応4ドアセダンなのですがその走りはスポーツカーそのもので、見た目に騙されるとその鋭い加速にビックリすることでしょう。

しかし0-100km加速は3.4秒とGT-Rのもつ2.9秒には及んでおらず、出力やトルクが必ずしも速いわけではないのがこのクラスのスポーツカーの面白いところです。

ツインターボエンジンの今後

ツインターボエンジンはかつてのパワー競争の中では非常に輝きを放つ存在でしたが、2000年以降は環境性能に重きがおかれてきてツインターボエンジンは少なくなりました。

海外ではM5を代表するスポーツカーに採用され続けてきましたが、日本では日産GT-Rなど一部の車種を除いてはほとんど見られなくなったものです。

しかしダウンサイジングターボの世界的なトレンドの中でレクサスのように新型のツインターボエンジンが登場してきており、世界的には変わらずハイスペックカー用のツインターボエンジンは必要な存在です。

ポイント

ですがスーパーカーやスポーツカーの世界ではF1の技術をベースにしたハイブリッド化による電動化も進んでおり、エコカーではなく低速トルクや加速の強化のためにハイブリッドシステムを使っています。

ツインターボエンジンの特性と同じような特性を持つハイスペックなハイブリッドエンジンは間違いなく今後増えてくることが予想され、ツインターボエンジン自体はなくならないものの減っていくことでしょう。